ных митохондриях в составе малатдегидрогеназы обнаруживаются два. изофермента, в то время как в глиальных митохондриях имеются 3 изофермента. Экспериментальные исследования подтвердили ранее высказанное предположение о существовании Н-формы лактат-дегидрогеназы в нейрональных клетках, а М-формы - в глиальных (в основном в олигодендроглии). Активность лактагдегид-рогеназы в олигодендроцитах на порядок выше, чем в астроцитах.

Моноаминооксидаза нейронов представлена В-формой, которая преимущественно катализирует окислительное дезамини-рование бензиламина и фенилэтиламина. В.тлиальных клетках этот фермент представлен А-формой, катализирующей обмен норадреналина и серотонина, а также В-формой. Иммунохи-мическое исследование показало существование двух форм ено-лазы, которые структурно различаются в зависимости от лока-

201

лизации в той или иной клеточной популяции ЦНС, Однако позднее было установлено присутствие в нервной ткани 3 изоэнзимов енолазы: act, ay и уу, количество которых меняется под действием пре- и постганглионарной стимуляции или при добавлении ацетилхолина и высоких концентраций ионов К+. В нейронах локализован у-димер енолазы, а в нейроглиальных клетках —. aa, хотя ряд авторов полагает, что в нейронах обнаруживаются и ay-формы енолазы.

Выше уже отмечалось, что характерной особенностью обоих типов клеток ЦНС является способность аккумулировать одновалентные ионы, в частности ионы К+, против градиента концентрации. Это связано, в свою очередь, с ферментативными системами, обеспечивающими транспорт ионов. В табл.6.2 представлены данные, которые наглядно показывают зависимость аккумуляции нейрональными и нейроглиальными клетками ионов К+ от их концентрации во внеклеточном пространстве. При физиологических значениях внеклеточной концентрации ионов К+ наблюдается интенсивное поглощение К+ нейрональными и нейроглиальными клетками, причем степень поглощения в глиальных клетках в среднем в 2 раза выше, чем в нейрональных. Ферментом, с помощью которого осуществляется активный транспорт ионов К+, является Na+, К+-АТФаза (3.6.1.3). Установлено, что обшая АТФазная активность нейроглии превышает последнюю в нейронах, и наиболее отчетливо это проявляется для Na+, К+-АТФазы. При физиологических значениях концентрации внеклеточного К* активность Na4*, -АТФ-азы в клетках нейроглии превышает активность нейрональной Na+, К+-АТФазы в среднем в 4 раза (табл. 6.3).

Таблица 6.2.

Влияние концентрации ионов К+ на поглощение их нейрональными и нейроглиальными клетками

Концентрация К+, мМ Квн /кк

нейроны нейроглия

5 2,25±0,2 4,80±0,6

10 2,10±0,2 4,50±0,3

25 1,60+0,3 3,0±0,5

50 1,20±0,15 1,45±0,15

100 1,00±0,1 1,60±0,35

202

Таблица 6.3.

Активность Na+, К+-АТФазы плазматических мембран нейронов и нейроглии. Влияние концентрации ионов К+

Концентрация ионов К+ Активность Na+, К+-АТФазы (мкмолъ Рн/мг белка ч) нейроны нейроглия

5 1,00±0,50 2,0±0,5

10 2,25±0,55 8,5±1,7

29 1,50±0,75 5,0±1,0

Более высокий уровень активности Na+, К+-АТФазы в нейроглии по сравнению с нейронами характерен для всех стадий онтогенеза. Так, у крыс уже к 10-му дню постнатального развития активность Na+, К+-АТФазы нейроглии превышает ее активность в нейронах, а к 21 дню глиальная фракция обладает в 2-3 раза более высокой активностью, чем нейрональная. Это подтверждает, что глиальные клетки играют важную роль в регуляции внеклеточной концентрации ионов К+. По-видимому, повышение концентрации ионов К+ во внеклеточном пространстве вследствие нейронного разряда является сигналом нейрона для нейроглии активизировать реакции, которые осуществляют контроль за движением и накоплением ионов К+. Такой механизм позволяет клеткам нейроглии удалять избыток К+, накапливающийся во внеклеточном пространстве при возбуждении нейрона.

Не менее важное место принадлежит нейроглии и в регуляции транспорта ионов Са2+, которые неразрывно связаны с процессами высвобождения медиаторов, генерации и проведения нервного импульса, т.е. процессами, определяющими функциональную деятельность нервной ткани.

Как показано в модельных опытах, нейроны и нейроглия в среднем поглощают и высвобождают ионы Са2+ с одинаковой скоростью, но в то же время имеются значительные различия в Са-потоках в этих клеточных популяциях. Для нейроглии характерна более высокая чувствительность транспорта Са2+ к изменению внеклеточной концентрации одновалентных ионов по сравнению с нейронами. Повышение внеклеточной концентрации ионов К+ способствует выходу Са2+ из глии во внеклеточное пространство и включению его в механизм высвобождения

203

медиаторов. -Оценивая роль глии в миграции Са2+, целесообразно вновь напомнить читателю гипотезу, изложенную в начале настоящей главы, о передаче сигнала в астроцитных сетях посредством модуляции концентраций Са2+.

Таким образом, на примере анализа ферментных систем и ионных потоков видно, что нейроны и нейроглия и в этом отношении образуют единую, но частично компартментализован-ную систему, которая во многом определяет специфичность протекания метаболических процессов в нервной ткани.

6.4. ФОСФОЛИПИДЫ НЕЙРОНОВ И НЕЙРОГЛИИ

Биохимические процессы, отвечающие за метаболическое единство системы нейрон-нейроглия, протекают на уровне их плазматических мембран. В связи с этим исследование мембранных компонентов нейрональных и нейроглиальных клеток приобретает первостепенное значение. К важнейшим мембранным компонентам, которые принимают непосредственное участие в их структурно-функциональной организации, относятся фосфолипиды.

Имеющиеся в литературе данные по распределению фосфолипидов в нейронах и нейроглии свидетельствуют о том, что глиальные клетки в среднем в 2 раза более богаты фосфолипида-ми по сравнению с нейронами. В значительной мере это обусловлено особенностями олигодевдроглии, формирующей в онтогенезе миелиновую оболочку аксонов (см. гл.4).

Качественный состав фосфолипидов нейронов и нейроглии очень сходен, хотя и имеются некоторые отличия в содержании тех или иных индивидуальных фосфолипидов. Основную часть фосфолипидов составляют фосфатидилхолин и фосфатидилэта-ноламин, их доля равна -90%.

Значительные отличия наблюдаются в распределении минорных фосфолипидов. Так, нейроны богаче такими фосфолипида-ми, как лизофосфатидилхолин, фосфатидилинозитол, а нейроглия — сфингомиелином и фосфатидной кислотой. По жирно-кислотному составу фосфолипиды нейронов и нейроглии различаются незначительно. В основном отличия касаются содержания отдельных жирных кислот, что в полной мере проявляется лишь при сравнении нейронов с астроглией. Олигоденд-роглия характеризуется тем, что ее фосфолипиды отличаются высоким содержанием С]8-жирных кислот. Кроме того, в фос-фолипидах олигодендроглиальных клеток обнаружены значительные количества плазмалогенов.

204

Большое значение для понимания роли и взаимоотношений фосфолипидов в системе нейрон-нейроглия имеют исследования метаболической активности последних. При изучении метаболизма фосфолипидов с применением 32Р установлено, что гидрофильная часть молекулы фосфолипидов нейронов обменивается быстрее по сравнению с нейроглией. Эти результаты получили подтверждение и в работах, где применялись предшественники биосинтеза фосфолипидов, меченые 14С и 3Н. Все компоненты молекулы фосфолипидов, как гидрофильные, так и гидрофобные, различаются по уровню своего метаболизма. При этом наиболее значительные отличия в метаболизме отмечены для таких фосфолипидов, как фосфатидилинозитол, фос-фатидная кислота и лизофосфатидилхолин. Это связано с тем, что фосфатидная кислота и фосфатидилинозитол принимают самое непосредственное участие в осуществлении нейромедиа-торных процессов, происходящих на уровне нейрональных клеток (см. гл. 8, 10).

Данные по динамике включения радиоактивных предшественников свидетельствуют о существовании различных систем биосинтеза фосфолипидов в нейронах и нейроглии. По-видимому, биосинтез нейрональных фосфолипидов обусловлен транспортом предшественников из нейроглии. Большая метаболическая активность нейрональных фосфолипидов по сравнению с нейроглиальными подтверждается и при исследовании ферментов, катализирующих их превращение. Так, активность ЦДФ-холин: 1,2-диглицерид-холинфосфотрансферазы (2.7.8.2) в нейронах в 3 раза, а активность ЦДФ-этаноламин: 1,2-диглицерид-этаноламинтрансферазы (2.7.8.1) в 2 раза выше, чем в клетках нейроглии. Активность таких ферментов деградации фосфолипидов, как фосфолипаза Aj, в 8 раз, а фосфолипаза А2 в 5 раз выше во фракции нервных клеток по сравнению с нейроглией.

Значительная часть других отличий нейронов я нейроглии по составу и функциям липидов уже была объектом рассмотрения в гл,4, В частности, в настоящей главе нет необходимости возвращаться к особенностям, связанным с содержанием и ролью ганглиозидов и цереброзидов.

Выводы

1. Нейрональные и нейроглиальные клетки отличаются друг от друга по ряду биохимических показателей — таких, как состав и синтез белка и аминокислот, транспорт ионов и медиаторов, активность ферментов, метаболизм фосфолипидов и дру-

205

гих клеточных компонентов.

2. Экспериментальные данные свидетельствуют о существовании единой, но в то же время строго компартментализован-ной, метаболической и функциональной системы нейрон-ней-роглия. В этой системе нейрон является ведущей функциональной единицей нервной ткани, хотя его метаболизм и функции не могут быть обеспечены без участия глии.

3. Наиболее яркими примерами разделения функций нейронов и нейроглии и в то же время их взаимодействия являются:

а) системы метаболизма глутамата-глутамина-ГАМ К и некоторых других аминокислот и медиаторов;

б) состав и миграции нейроспецифических белков;

в) распределение и особенности структуры ферментов энергетического обмена;

г) регуляция уровня ионов калия;

д) состав и функции липидов.

4. Есть основания полагать, что астроциты, образуя протяженные системы тесно сопряженных клеток, способны передавать модуляторные сигналы (например посредством волнообразных изме